Altas Pressões na Industria Alimentar - esac.pt pressoes_trabalho... · A base d o método de alta pressão hidrostática segue o princípio de Le Chatelier, segundo a qual, qualquer

Licenciatura em Engenharia alimentar

Ano lectivo de 2009/2010

Processamento Geral de Alimentos

Módulo II

Altas Pressões na

Industria Alimentar

Professor: João Noronha

Data: 07/01/2010

Elaborado por:

Ana Brites, nº20703001

Fábio Rosa, nº20703018

Joana Rendeiro, nº20803001

Marta Gomes, nº20803019

Telma Vieira, nº20803010

LEAL 2ºAno

Altas pressões na indústria alimentar


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Índice

Introdução ......................................................................................................................... 3

Tratamento de alta pressão na conservação dos alimentos............................................... 4

Método Hidrostático ................................................................................................. 4

Equipamentos – Constituição/Funcionamento ......................................................... 5

Operação de Processamento ..................................................................................... 8

Princípios do processo por alta pressão .................................................................... 9

Aplicaçoes comerciais ............................................................................................ 11

Efeitos de altas pressões em materiais biológicos .......................................................... 11

Efeito sobre os Microrganismos ............................................................................. 12

Efeito em reacções (bio)químicas........................................................................... 15

Reacções enzimáticas ............................................................................................. 16

Propriedades funcionais:......................................................................................... 20

Factores sensoriais .................................................................................................. 20

Processo de gelificação ........................................................................................... 21

Processo de gelatinização ....................................................................................... 22

Tratamentos Combinados ............................................................................................... 22

Potenciais Aplicações ..................................................................................................... 23

Conclusão ....................................................................................................................... 24

Bibliografia ..................................................................................................................... 25



3

Introdução

O consumidor tem procurado, cada vez mais, alimentos minimamente processados,

livres de aditivos e estáveis no armazenamento. Para satisfazer as exigências do

mercado, na segurança e na qualidade dos alimentos será importante a existência de

melhorias nos métodos de conservação tradicionais ou o uso de "tecnologias

emergentes”.

Uma nova tecnologia que recebeu grande importância foi a alta pressão hidrostática.

Como o processo de alta pressão é mais brando (em comparação às temperaturas

utilizadas nos processos tradicionais) permite obter um produto final com melhores

características sensoriais e nutricionais, mostrando qualidade na redução da

contaminação microbiana, deixa intactas as moléculas pequenas, como a maioria das

vitaminas e os compostos voláteis, que conferem sabor aos alimentos. Com isto, a

tecnologia de alta pressão tem a vantagem de causar a degradação mínima do sabor e de

nutrientes quando comparada à pasteurização térmica tradicional.



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Tratamento de alta pressão

na conservação dos

alimentos

Método Hidrostático

Neste método, alimentos líquidos ou sólidos são submetidos a pressões acima de 100

MPa (1 MPa = 145,038 psi = 10 bar). Em sistemas comerciais, as pressões utilizadas

enquadram-se na faixa de 400 a 700 MPa. Na pressurização1, realizada num espaço

confinado, emprega-se um fluído (que no caso da hidrostática é a água) que actua como

meio de transferência da pressão. A pressão é aplicada de igual modo em todas as

direcções, o que permite aos sólidos a retenção de seu formato original.

A base do método de alta pressão hidrostática segue o princípio de Le Chatelier,

segundo a qual, qualquer reacção química, mudança de conformação molecular, ou

transição de fase, é acompanhada por uma diminuição do volume, que será favorecido

em altas pressões. As reacções que envolvem um aumento do volume são inibidas.

Outro princípio é o Princípio isostático que indica que a pressão é transmitida de

uma forma uniforme e quase instantânea através de uma amostra biológica. O processo

de pressurização é, portanto, independente do volume e da forma da amostra, ao

contrário do processo térmico.

1 Pressurização — é a forma de igualar pressões, no meio líquido ou gasoso.



5

Em geral, o processamento de alimentos sob pressões entre 200 e 600 MPa (método

hidrostático) inactiva leveduras, fungos e a maioria das células vegetativas de bactérias,

incluindo a maioria dos patogénicos infecciosos presentes nos alimentos, esporos de

bactérias e fungos não são inactivados por pressões até 1000 MPa. Processamentos

utilizando pressões da ordem de 200 MPa podem atingir reduções de 5 ciclos

logarítmicos em microrganismos relevantes ao processamento de alimentos.

Equipamentos – Constituição/Funcionamento

Um sistema de alta pressão consiste num vaso resistente à pressão (onde é

colocado o produto) e seu fecho, à pressão do sistema de geração, num dispositivo de

controlo de temperatura e material de manipulação do sistema. Uma vez carregado e

fechado, o reservatório é preenchido com um transmissor de pressão. O ar é retirado do

reservatório, por meio de uma baixa pressão do rápido enchimento de drenagem, em

combinação com uma válvula automática, e a alta pressão hidrostática é gerada.

As pressões elevadas podem ser originadas pela compressão directa ou indirecta ou

por aquecimento através da pressão.

A compressão directa é gerada pela pressurização de um meio com a extremidade

final de um pistão (de pequeno diâmetro) que é impulsionado por uma bomba de baixa

pressão.

Figura 1- O princípio do tratamento isostático.



6

Este método tem como vantagem uma compressão muito rápida, mas as restrições de

selagem a alta pressão dinâmica entre o pistão e a superfície do vaso interno, reduz a

utilização deste método para laboratórios de pequeno diâmetro.

A compressão indirecta utiliza um intensificador de alta pressão para uma bomba de

média pressão, para dentro de um reservatório, num recipiente fechado de alta pressão,

até a pressão desejada ser alcançada.

Legenda:

Press frame - Recipiente fechado de alta

pressão

Top closure - Selagem superior

Pressure vessel - Reservatório de pressão

Pressure médium - Média pressão

Bottom closure - Selagem inferior

Intensifier - Intensificador

Pressure medium tank - Tanque de média

pressão

Figura 2 - Compressão Directa.

Figura 3 - Compressão Indirecta.



7

Os processos que utilizam alta pressão podem ser, ou não, combinados com

temperatura. São basicamente três:

• Pressão Isostática a Frio – processos onde se aplicam pressões da ordem de 50 a 600

MPa e baixas temperaturas. Esta foi a técnica inicialmente aplicada na indústria de

metais, cerâmica, carbono-grafite e plásticos. Hoje em dia promete ter maior atenção na

indústria de alimentos;

• Pressão Isostática a Temperatura Média – são usadas pressões isostáticas

combinadas com temperaturas ambiente até 200 ˚C;

• Pressão Isostática a Alta Temperatura – são aplicadas pressões da ordem de 100 a

400 MPa combinadas com temperatura da ordem dos 2200˚C ou mais altas. O meio

pressurizante empregue, é um gás como o árgon, nitrogénio, hélio ou ar. Esta tecnologia

é muito usada na indústria de metais e cerâmica.

Os primeiros equipamentos desenvolvidos para a indústria de materiais sofreram

algumas modificações para serem então utilizados na indústria de alimentos. O tempo

de processamento foi aumentado de menos de 10 minutos para uma faixa de 5 a 20

minutos com pressões superiores a 400 MPa. O meio pressurizante para processar

alimentos passou a ser água potável, com uma pequena percentagem de óleo usado

como anticorrosivo e lubrificante.

Uma vez carregado, por exemplo, com pacotes de alimentos, o vaso é cheio com o

meio de transmissão de pressão. A temperatura do meio de pressão e carregamento pode

ser controlada por aquecimento ou arrefecimento do vaso inteiro ou por

aquecimento/arrefecimento interno. Neste último caso, a fonte de aquecimento é

colocada dentro do vaso. É aplicada então a alta pressão por um período de tempo pré-

estabelecido. Uma vez completado o tratamento com alta pressão, o vaso é aberto,

descarregado, carregado com um novo material e fechado novamente. Os sistemas

comerciais de alta pressão automatizam todas essas operações para minimizar custos e

maximizar eficiência. Estes custos de processamento podem variar consoante as

pressões e o tempo de exposição a essas pressões.



8

Operação de Processamento

O tratamento por alta pressão é também conhecido por alta pressão hidrostática ou

alta pressão isostática. Neste processo, os alimentos líquidos ou sólidos, com ou sem

embalagem, são submetidos a pressões entre 100 e 1000 MPa (1000-10000 Atm), sendo

que a temperatura do processo durante o tratamento de pressão pode ser controlada,

podendo atingir temperaturas abaixo de 0 °C ou acima de 100 °C. O tempo de

exposição ao tratamento para produtos comerciais pode variar de pulsos de

milissegundos até mais que 20 minutos. A ideia de utilizar alta pressão no

processamento de alimentos não é nova. A primeira referência de alta pressão utilizada

como um método de preservação de alimento foi feita em 1899, na qual o leite

conservou-se por um longo período após tratamento a 689 MPa por 1 h em temperatura

ambiente, obtendo cerca de 6 reduções decimais na contagem bacteriana total.

Figura 4 – Custo por litro em função do tempo de exposição a pressões diferentes.



9

Princípios do processo por alta pressão

O processo de alta pressão é livre de aditivos e pode trabalhar tanto com

temperaturas elevadas como com temperaturas reduzidas. Outro facto importante é a

variação de temperatura que ocorre durante o período de compressão (aquecimento de

até ± 3°C para cada 100 MPa) e descompressão (refrigeração) do equipamento e do

produto que está a ser tratado. Este gradiente é chamado aquecimento ou refrigeração

adiabático.

A efectividade do tratamento pela alta pressão é influenciada por factores intrínsecos

e extrínsecos ao alimento, como o tempo de tratamento, taxa de compressão/

descompressão, temperatura, número de pulsos, composição do alimento e o estado

fisiológico dos microrganismos a serem inactivados, por isso, um bom conhecimento do

processo e do alimento é essencial para a produção de alimentos com alta qualidade.

Independentemente do sistema utilizado para o processamento por API, o

equipamento básico é composto por 4 componentes: recipiente de pressão, sistema

gerador de pressão, dispositivo para controlo da temperatura e sistema operacional. A

parte mais importante é o recipiente, pois é ele que suporta toda a pressão aplicada no

processo. Os recipientes são fabricados a partir de um bloco de liga de aço, com

capacidades de suportar diferentes pressões. O sistema gerador de pressão causa um

leve aumento da temperatura do alimento, sendo este um dos motivos pelo qual é

necessário o dispositivo de controlo da temperatura.

A outra função deste dispositivo é o uso de diferentes faixas de temperatura para o

processo (0-100 °C), o qual funciona pelo bombeamento de água fria ou quente ao redor

do recipiente de pressão.

Quanto aos modos de operação, a alta pressão pode ser dividida em 3 categorias:

batelada, semi-contínuo e contínuo. O processo por batelada é o mais simples: uma

quantidade de produto é pressurizada por vez. Esta pressurização pode ser directa ou

indirecta. No processo directo o próprio alimento é o meio pressurizante. Exemplos são

os alimentos líquidos, como os sucos e o leite, que são embalados após o processamento

por alta pressão em sistema asséptico.



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A pressurização indirecta é aquela em que existe um meio pressurizante (ex. água ou

água/óleo) que é responsável por transferir a pressão gerada pelo gerador de pressão

para o alimento; este processo é aplicado para alimentos previamente embalados. Uma

vantagem deste processo é a possibilidade de utilizar o sistema para vários alimentos,

sem o risco de contaminação cruzada ou a necessidade de limpeza entre um

processamento e outro, pois os alimentos já foram previamente embalados.

Quando se deseja aumentar a produção do sistema por batelada, emprega-se o

processo semi-contínuo, no qual vários recipientes de pressão são colocados em

sequência, enquanto alguns estão em pressão constante, outros estão sendo

pressurizados, carregados ou descarregados, reduzindo o tempo entre os processos e

permitindo recuperação de energia. No equipamento do processo semi-contínuo, o

pistão que gera a pressão fica livre, podendo actuar sobre vários recipientes. O processo

por batelada e o semi-contínuo podem ser utilizados tanto para alimentos líquidos como

para sólidos.

O processo contínuo pode apenas ser utilizado para alimentos líquidos, pois o

equipamento é composto por tubos ou recipientes de retenção que promovem um tempo

de tratamento específico para o processo.

Após o processamento, o alimento é acondicionado em tanques estéreis para

posteriormente serem embalados.

De forma geral, podemos resumir as seguintes vantagens para o uso do

processamento em alta pressão,

a) Torna possível o processamento do alimento à temperatura ambiente, ou mesmo à

temperatura mais baixa;

b) possibilita a uniforme transmissão de pressão sobre o alimento, independentemente

da sua forma e tamanho, o que dispensa operações preliminares neste;

c) proporciona morte microbiana sem o uso de aditivos químicos;

d) pode ser utilizado para o desenvolvimento de produtos com propriedades funcionais.



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Aplicaçoes comerciais

As aplicações comerciais correntes nas industriais de alta pressão hidrostática são

apresentadas na tabela seguinte:

Produto Condições de processamento Embalagem

Iogurtes, geleias, compotas… 400 MPa, 20°C ; 10- 30 min Copo de palstico

Sumo de toranja 120–400 MPa, 20°C; 2-20min Garrafa de vidro

Sumo de tanjerina 300–400 MPa, 20°C; 2-3 min Garrafa de vidro

Gelados e frutas tropicais

para gelados

50–200 MPa Copos de papel

Bolo de arroz 400 MPa, 45°C–70°C -

Os primeiros alimentos processados em alta pressão na história humana foram

morango, kiwi, maçã e compotas, que foram produzidos com tratamento de alta pressão,

sem aplicação de calor. As compotas foram vivas e naturais de cor e sabor.

Efeitos de altas pressões

em materiais biológicos

Pressão é uma importante variável termodinâmica e pode afectar uma ampla gama

de estruturas biológicas, reacções e processos. A pressão afecta principalmente o

volume de um sistema. A influência da pressão sobre a taxa de reacção pode ser descrita

pela teoria do estado de transição: a constante de velocidade de uma reacção em fase

líquida é proporcional ao quase constante de equilíbrio para a formação dos reagentes

activos. Com base neste pressuposto, relataram que a temperatura constante, a

dependência da pressão da velocidade de reacção constante deve-se inteiramente ao

volume de activação da reacção onde P é a pressão, R constante dos gases e T a



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temperatura. A água é o ingrediente mais importante em muitos produtos alimentares,

assim, suas características sob pressão são muito importantes. Comparado aos gases, a

água é quase incompressível; compressão adiabática de água aumenta a temperatura de

cerca de 3 ° C por 100 MPa. Auto-ionização da água também é promovida pela alta

pressão. Nas águas, as características de congelamento podem ser alteradas pela

aplicação de pressão. Em aproximadamente 1000 MPa, a água congela a temperatura

ambiente, enquanto o ponto de congelamento diminui a -22 º C a 207,5 MPa. Este

evento promove oportunidades para o armazenamento dos alimentos abaixo de zero,

sem a formação de cristais de gelo, rápido descongelamento de alimentos congelados

pela pressurização e congelamento de alimentos aumentando a descompressão dos

alimentos pressurizados realizado abaixo de 0 ° C.

Num sistema aquoso, as moléculas de água em torno de um grupo ionizado alinhar-

se de acordo com a influência da carga electrostática, dando um arranjo mais compacto.

A Ionização dos grupos ácidos ou básicos encontrados em muitas biomoléculas, como

proteínas, envolve uma diminuição do volume e, portanto, será reforçada pelo aumento

da pressão. Microrganismos, químicos, bioquímicos e reacções enzimáticas, bem como

algumas propriedades funcionais de biomoléculas são afectados, em certa medida, pela

pressão alta.

Efeito sobre os Microrganismos

O efeito da alta pressão na sobrevivência microbiana é influenciado por um grande

número de interacções, como o nível e a duração do tratamento, a temperatura do

processo, a espécie bacteriana e a fase de desenvolvimento microbiano. A resistência

dos microrganismos à pressão pode ser relacionada à resistência intrínseca das suas

macro moléculas (ácido ribonucleico; ribossomas; ácidos nucléicos, proteínas celulares,

membrana celular e, em alguns casos, a parede celular). Quanto mais complexo é o

organismo, maior é a sensibilidade mostrada frente ao tratamento por alta pressão, de

modo que as células eucariontes são mais sensíveis que as procariontes. Os bolores e as

leveduras são mais sensíveis que as formas vegetativas bacterianas, enquanto os esporos

bacterianos são as formas mais resistentes. Os bolores e as leveduras mostram-se

sensíveis a pressões de 200 a 300 MPa, as espécies bacterianas na forma vegetativa, na



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maioria, são inactivadas a pressões de 400 a 600 MPa, enquanto os esporos podem

resistir a pressões de até 1000 MPa.

Os microrganismos Gram-positivos precisam de uma aplicação de 500-600 MPa por

10 minutos para inactivação total, enquanto Gram-negativos são inactivados com

tratamentos de 300-400 MPa também por 10 minutos. As bactérias na forma de cocos

são mais resistentes que os bacilos e as células bacterianas em fase exponencial de

crescimento são mais sensíveis que as células em fase estacionária.

A inactivação bacteriana causada pela alta pressão deve-se às modificações (por

desnaturação) de enzimas chaves, assim como modificações na parede e membrana

celular. Este processamento também provoca mudanças na morfologia e nos

mecanismos genéticos dos microrganismos.

A membrana citoplasmática é o principal local afectado pelo tratamento, alterando a

permeabilidade celular e, consequentemente, a troca iónica. A cristalização de

fosfolipídeos da membrana produzida pela pressão também contribui para a inactivação

microbiana.

Células Vegetativas

A sensibilidade das formas vegetativas em relação a diferentes pressões leva ao uso

desta técnica para preservação dos alimentos.

Este tipo de técnica torna-se muito mais eficaz quando aliado a outros factores

intrínsecos do alimento, como o pH, a actividade da água (Aw), entre outros.

No entanto, se a pressão alta for para ser usada em vez de outros factores, a pressão

cinética de inactivação microbiana deve ser conhecida, bem como a resistência de

esporos das bactérias toxigênicas. O grau de inactivação microbiana alcançados a um

tratamento especial pressão depende de uma série de factores que interagem, incluindo

o tipo e o número de microrganismos, magnitude e duração das tratamento de alta

pressão, temperatura e composição dos meios de suspensão ou de alimentos.



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Esporos microbianos

Esporos de bactérias têm demonstrado resistência à pressão. A estrutura e a

espessura dos esporos de bactérias é a explicação existente para essa alta resistência.

Esporos microbianos que se encontram nos alimentos e podem ser inactivado por

tratamentos de alta pressão, mas em comparação com os requisitos células vegetativas

para as condições de tratamento devem ser extremas, pressões mais elevadas e longa

exposição vezes a temperaturas elevadas. A pressão hidrostática pode causar a

germinação dos esporos. Alguns autores sugeriram um tratamento de alta pressão para

induzir a germinação dos esporos e posterior tratamento para inactivar os

microrganismos germinadas

Para que os tratamentos feitos com pressão são eficazes é necessário que se

estabeleça parâmetros como o tempo do tratamento entre outros, normalmente é

utilizado como referência o esporo do c. botulinum mas não existem valores publicados

sobre a resistência de alta pressão deste esporo, e seus capacidade para suportar a alta

pressão em temperaturas baixas ou altas é desconhecida. Há uma necessidade de dados

sobre a resistência de alta pressão de esporos de Bacillus e Clostridium. Com esta

informação, a segurança aspectos do tratamento de alta pressão hidrostática a alimentos

com baixo teor de ácido podem ser documentados e este tratamento torna-se muito

mais seguro e controlado.

Mecanismo de acção de alta pressão

Na inactivação de microrganismos por alta pressão, a membrana é o local mais

provável de perturbação.

O efeito letal das altas pressões sobre microrganismos vegetativo é para ser o

resultado de uma série de possíveis mudanças em curso simultaneamente na célula

microbiana, tendo em conta que o impacto estrutural da alta pressão hidrostática em

células de levedura ocorreu directamente no sistema de membrana, especialmente na

membrana nuclear. Além de danos de membrana, uma diminuição do pH, devido à

valorização iónica resultantes da pressão que separa as cargas eléctricas, pois as cargas

eléctricas "organizam" moléculas de água ao seu redor, e consequentemente ocorre a

diminuição no volume total do sistema.



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A morte microbiana é atribuída à permeabilização da membrana celular após

tratamento de alta pressão. A pressão afecta várias reacções bioquímicas e este tipo de

distúrbio pode ser atribuída ao volume alterações durante a compressão, assim, qualquer

processo biológico seria afectada quando a pressão alta é aplicada.

Os tratamentos de alta pressão hidrostática podem alterar as funcionalidades de

membrana, como o transporte activo ou permeabilidade passiva, e, portanto, perturbar o

equilíbrio físico-químico da célula. O estado físico dos lípidos que envolvem proteínas

da membrana desempenham um papel crucial na actividade das enzimas, e há

evidências consideráveis que a pressão tende a diminuir o contacto entre enzimas

associadas as superfícies das membranas como uma consequência das mudanças de

estado físico de lípidos que controlam a actividade da enzima, logo o mecanismo de

inactivação microbiana por alta pressão pode ser parcialmente atribuído à inactivação

enzimática.

Efeito em reacções (bio)químicas

A aplicação de pressão influencia as reacções bioquímicas tendo em conta que a

maioria dessas reacções envolvem uma mudança no volume.

Alta pressão pode desnaturar moléculas de proteína, essa desnaturação é um

fenómeno complexo que depende da estrutura das proteínas, da pressão, temperatura,

pH e composição do solvente.

A desnaturação da proteína torna-se irreversível além de um determinado limiar de

pressão, dependendo também das proteínas, ou das concentrações de proteínas que

aumentam a agregação, como se pode ver na figura na qual esta representado um

diagrama esquemático que ilustra o efeito da temperatura e da pressão na desnaturação

das proteínas. Este tipo de diagrama delimita as regiões onde a proteína está activo ou

desnaturado; a alta temperatura, a pressão estabiliza a proteína contra a desnaturação da

temperatura.



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No leite fresco, micelas de caseína são grandes estruturas complexas constituídas por

muitas moléculas de diferentes caseínas e fosfato de cálcio o que mantém a estrutura na

integridade. As mudanças estruturais e distribuição espacial dos componentes micela

durante a pressurização impediria a recuperação das estruturas micela original após

tratamento de alta pressão.

Outros componentes de alimentos que podem ser afetados por tratamentos de alta

pressão são os lipídios.

A aplicação de alta pressão hidrostática tratamentos, em combinação com

temperaturas moderadas ou elevadas, podem influenciar as reações químicas inerentes

aos sistemas alimentares, como a reação de Maillard. Esta reação, que se manifesta pelo

desenvolvimento de cor castanho em muitos alimentos processados, é conhecido por ser

altamente pH e temperatura-dependentes. No entanto, poucos estudos têm lidado com

os efeitos da pressão alta na reação de Maillard.

Reacções enzimáticas

Exposição a alta pressão pode activar ou desactivar as enzimas. a inactivação das

enzimas pela pressao é influenciada pelo pH, concentração de substrato, a estrutura

Figura 5 – Efeito da Temperatura e da pressão na desnaturação das proteinas



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subunidade da enzima e temperatura durante a pressurização. Os efeitos da pressão

sobre a actividade da enzima é pensado para ocorrer como resultado de interacção

substrato-enzima. Se o substrato é uma macromolécula, em seguida, os efeitos podem

ser na conformação da macromolécula, o que pode fazer a acção enzimática mais fácil

ou mais difícil. Esta inactivacção de enzima também pode ser atribuído a uma alteração

de estruturas ou intermolecular mudanças conformacionais no sítio activo. A

inactivacção de algumas enzimas pressurizado a 100-300 MPa é reversível.

A reativacção após a descompressão depende do grau de distorção da molécula. A

hipotese de diminuir a reactivação é com um aumento na pressão para além de 300

MPa.

Earnshaw mencionou que de particular importância é a aparente falta de efeito da

pressão sobre alguns enzimas, incluindo aquelas que afectam a qualidade dos alimentos,

tais como proteases, lipases, esterases e oxidases. Algumas enzimas, tais como a

fosfatase, são relativamente sensíveis à pressão e podem ser inactivadas por pressões na

faixa de 400-800 MPa. A fosfatase alcalina e enzimas lactoperoxidase têm sido

utilizadas com sucesso como marcadores no processo de tratamento térmico do leite.

Indicadores de controlo de qualidade como essas enzimas serão necessários para o

processamento de alta pressão de produtos lácteos.

As enzimas são classificadas de acordo com o tipo de reacção que catalisam. Assim,

temos:

Classificação Tipo de reacção

que catalisa

Exemplos Modo de actuação

Oxirredutases reacções de óxido-

redução

-desidrogenase

-oxidase

- remove átomos de

hidrogênio

- adiciona átomos de

oxigênio

Transferases transferências de grupos

funcionais

metiltransferase transfere grupos metil (-

CH3)

Hidrolases reacções de hidrólise -lipases -quebra lipídios



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-proteases -quebra proteínas

Liases quebra de ligações

duplas

descarboxilase remove CO2

Isomerases isomerizações cis-trans isomerase converte formas cis e

trans

Ligases formação de ligações sintetase combina dois grupos

A Figura 1 apresenta o efeito de 20-min de tratamentos de pressão sobre fosfatase

alcalina em leite cru, o que diminui a atividade da enzima ao nível que a pressão

aumenta. No entanto, existe uma necessidade de estabelecer relações de marcador na

qualidade microbiana para garantir, por exemplo, a destruição do Mycobacterium

tuberculosis .

A actividade da quimotripsina é optima a pH neutro e desaparece a actividade em pH

10, o que é atribuído à ruptura da ponte de sal nas proximidades do sítio activo. Estudos

indicam que a pressão inactiva a enzima devido aos efeitos desestabilizadores da

pressão sobre a ponte de sal e revelou que, abaixo de 400 MPa a mudança é reversível.

Figura 5. Relação da percentagem da actividade relativa em função da pressão



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Homma mencionou que a alta pressão hidrostática é uma das novas tecnologias que

podem ser usado para amaciar carne ou acelerar carne condicionada. A pressão induz

alterações no músculo, o que pode ser derivada da força física ou aumento na actividade

de enzimas proteolíticas na carne. A actividade proteolítica das enzimas na carne é

realçada pela aplicação de altas pressões. Um aumento na actividade da catepsina B1

(são uma família de proteases de cisteína) pode explicar, em parte, para o amaciamento

de carne por pressão de tratamento térmico.

A combinação de tratamentos poderia aumentar a textura do músculo do pescado,

uma vez que favorece a inactivação de enzimas proteolíticas. Este tipo de resultado

poderia ter uso em produtos de peixe picado, que têm o problema da actividade da

protease indesejável que leva ao gel de amolecimento.

Enzimas são inactivadas geralmente em vegetais da fervura de água quente.

Desvantagens de branqueamento incluem danos térmicos, a lixiviação de nutrientes e

possível poluição ambiental devido à produção de elevada demanda bioquímica de

oxigênio de efluentes. Tratamento de alta pressão pode cumprir os requisitos de

branqueamento em água quente, evitando a lixiviação de minerais e de acumulação de

águas residuais. Tratamento de alta pressão produz menos de efluentes, pois é

necessário menos água do que em branqueamento em água quente.

Seyderhelm et al. avaliaram os efeitos da alta pressão hidrostática sobre as enzimas

selecionadas, incluindo a catalase, fosfatase, lipase, pectinesterase, lipoxigenase,

peroxidase, polifenoloxidase e lactoperoxidase e informou que a peroxidase com

actividade residual de 90% após 30 min de tratamento a 60 ° C e 600 Mpa poderia ser

utilizado como um indicador da enzima para tratamentos de alta pressão.

Pectinesterase em sucos como o suco de tangerina Satsuma é inactivada quando

pressurizado a 300-400 MPa. A inactivação é irreversível, e os pectinesterase não é

reactivado durante o armazenamento a 0 ° C ou transporte. A actividade de

pectinesterase de suco de tangerina permanece em níveis baixos durante 90 dias de

armazenamento a 0 ° C, após tratamentos de pressão 400-600 MPa. Sólidos solúveis,

como açúcares, proteínas e lipídios exercem uma acção protectora contra a inactivação

da pectinesterase por alta pressão ou calor.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Proteases

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ciste%C3%ADna



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Propriedades funcionais:

As propriedades funcionais das moléculas biológicas são geralmente dependentes de

mudanças configuracionais. O interacções entre as moléculas de solvente e soluto,

interacções intermoleculares do soluto são influenciados quando submetidos à pressão.

Portanto, qualquer alteração benéfica ou prejudicial pode ser produzida como resultado

de tratamento de alta pressão. Ligação de hidrogénio, que estabiliza a proteína

estruturas, é influenciada pela pressão, mas em menor grau do que as interacções

hidrofóbicas.

Mudanças de fase em proteínas e lípidos são acompanhadas pela aplicação de alta

pressão, estes modificações oferecer oportunidades para desenvolver novos produtos

com propriedades únicas. A estrutura de proteínas e polissacarídeos de alimentos pode

ser alterada por tratamentos de alta pressão hidrostática e confere diferentes

propriedades ao próprio alimento.

Aquecimento adiabático ocorre em materiais mais alimentos submetidos a alta

pressão, e esta é proporcional à compressibilidade do alimento. Algumas estruturas

vegetais são resistentes à pressão, enquanto outros podem apresentar significativa

amolecimento e alterações de cor intensa após a pasteurização. O efeito dos tratamentos

de alta-pressão será depende do tipo de legumes ou frutas, suas características físicas, e

maturidade.

Exposição a alta pressão se desenvolve moléculas de proteína, o que resulta em

alterações funcionais das propriedades da proteína. Formação de espuma, emulsionante,

gelificante, água e capacidade de ligação de proteínas podem ser afectados. Proteínas

tratadas com altas pressões podem levar ao desenvolvimento de uma gama de

funcionais ingredientes alimentares preparados a partir de proteínas do alimento por

desdobramento controlado.

.

Factores sensoriais

A principal vantagem da tecnologia de alta pressão é o seu efeito relativamente

pequeno sobre a composição dos alimentos e, portanto, sobre os atributos sensoriais e



21

nutricionais. Geralmente, a pressão tem pouco efeito sobre as características nutricionais

dos alimentos, no entanto, é necessária mais investigação antes de decisões sólidas

podem ser feitas.

Doces obtida através do processamento de alta pressão manter o sabor e a cor da

fruta fresca, ao contrário das convencionais compotas produzidas pelo calor.

Tratamentos de pressão até 150 MPa, não alterou a cor sensorial e instrumental de

carne moída muscular. No entanto, os tratamentos de 10 min a pressões superiores a

350 MPa se na superfície da carne para um tom acinzentado, o que corresponde a uma

diminuição no valor de um instrumental.

Foi avaliado o efeito da alta pressão hidrostática tratamentos sobre tangerineira

Satsuma sumo e relataram que o sumo de pressão até 600 MPa, para 5 ou 10 minutos a

20 ° C-22 ° C não mudança na composição química, incluindo sólidos solúveis, acidez,

nitrogénio aminoácidos, vitamina C e essencial conteúdo de óleo. A pressão tratada com

sumos não apresentou sabor estranho, e sulfureto de di-metilo, a característica composto

encontrado no sumo de sabor, não foi detectada.

Existem poucos estudos sobre efeitos de alta pressão sobre as características

nutricionais de pressão que é utilizada para tratar os alimentos. O sabor do alimento,

textura, aparência física, estrutura e poderia resultar após a aplicação de pressão, e essas

alterações serão dependem do tipo de alimento e sua composição e estrutura.

Processo de gelificação

O processo de formação do gel é o resultado macroscópico da desnaturação, a nível

molecular, de proteínas e moléculas, tais como polissacarídeos. O estado desnaturado

forma um gel ou um precipitado, dependendo das características físicas e químicas do

ambiente.

O mecanismo de gelificação induzido por alta pressão é diferente do mecanismo de

gelificação induzido pelo calor. A gelificação pelo tratamento de uma alta pressão é

atribuída a uma diminuição do volume da solução de proteína. Enquanto que a aplicação

dos resultados de calor violento no movimento das moléculas de proteína, leva à

destruição de ligações covalentes, à desnaturação, e à formação de uma rede aleatória. O



22

rearranjo das moléculas de água em torno de resíduos de aminoácidos na pressão

induzida produz géis brilhantes e transparentes, em comparação com os géis opacos

obtidos por altas temperaturas. Como foi referido por Hayashi, os géis proteicos de

alimentos obtidos por pressão (por exemplo, o ovo, a proteína de soja, a carne bovina, a

carne de porco, o peixe) são mais brilhantes, transparentes, densos, suaves e macios, em

comparação com os cozidos. Estas propriedades texturais únicas obtidas por meios da

pressurização permitem criar novos produtos alimentares.

Processo de gelatinização

A gelatinização é a transição dos grânulos do amido de um estado cristalino para um

estado em que os grândulos estão mais inchados. O amido pode ser gelatinizado usando

a pressão ou O calor. O efeito da alta pressão sobre gelatinização é devido à

estabilização das ligações de hidrogênio, que mantém o grânulo do amido no estado

original. Estes tratamentos de alta pressão produzem propriedades únicas, que são

diferentes daquelas formadas pela gelatinização a calor.

Tratamentos Combinados

A crescente procura de alimentos com quantidades reduzidas de aditivos químicos e

menos danos físicos vai abrindo novas oportunidades para o obstáculo conceito de

tecnologia de conservação de alimentos. O desafio comercial dos alimentos

minimamente processados fornece uma forte motivação para o estudo de sistemas de

preservação de alimentos que combinam tradicionais factores de estresse microbiano ou

obstáculos, ao introduzir "novas" variáveis de controle microbiano, tais como pressão

alta. Pressão esta que apresenta vantagens únicas sobre tratamentos térmicos

convencionais. No entanto, muitos dados apresentados indicam que a pasteurização ou a

esterilização comercial de alimentos com baixo teor de ácido a partir da pressão alta é

muito difícil sem o uso de alguns fatores adicionais para aumentar a taxa de inativação.

Factores como o calor, antimicrobianos, ultra-som, e a radiação ionizante podem ser

usados em combinação com a alta pressão. Essas abordagens não só ajudam a acelerar a

taxa de inativação, mas também são utéis para reduzir o nível de pressão e,



23

consequentemente, o custo do processo ao eliminar os problemas comerciais associados

a lesões subletais e caudas de sobrevivência.

O uso de alta pressão em combinação com leve aquecimento tem um potencial

considerável. Estudos têm demonstrado que o efeito antimicrobiano de alta pressão

pode ser aumentada com o calor, baixo pH, dióxido de carbono, ácidos orgânicos e

bacteriocinas, como nisina.

Potenciais Aplicações

O maior potencial é a alta pressão assistida por congelamento e descongelamento.

Este processo descongela alimentos congelados muito mais rápido que métodos

convencionais de descongelamento. Por exemplo: dois quilos de carne de bovino

congelada são descongelados em 80 min, quando pressurizado a 200 MPa, enquanto

que o descongelamento a mesma quantidade de carne na pressão atmosférica leva 7h53.

Outras potenciais aplicações são: armazenamento de alimentos a temperaturas abaixo

dos 0 ºC sem congelação; a modificação das propriedades funcionais dos alimentos e a

Esterilização.

As perspectivas para aplicações de alta pressão de alimentos depende de novas

pesquisas, tanto a nível acadêmico e industrial. Trabalhos de investigação e

desenvolvimento deve incluir o teste de vida útil e testes apropriados desafio

microbiano, bem como a incorporação de boas práticas de fabricação no processamento

de alimentos de alta-hidrostática.



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Conclusão

O Processamento por alta pressão provavelmente permanecerá com um custo

elevado para um futuro previsível. O custo do tratamento por pressão de alimentos que

podem ser processados satisfatoriamente por meios mais convencionais, podem ser

proibidos devido á segurança e qualidade dos produtos obtidos. É improvável que os

consumidores paguem um preço mais alto por um produto similar com um método de

produção diferente, a menos que a qualidade do produto seja substancialmente melhor.

No entanto, as possíveis mudanças na textura usando altas pressões podem conduzir ao

desenvolvimento de novos produtos alimentares. É provável que alimentos por alta

pressão tomem esta direcção no futuro.

Acordos bem estabelecidos entre indústrias e universidades podem ajudar a acelerar

a comercialização dos alimentos processados por alta pressão. A prioridade de muitos

pesquisadores trabalhando no processamento de alimentos por alta pressão é o

desenvolvimento de produtos comerciais. Processamento por alta pressão é um campo

multidisciplinar, o qual envolve profissionais como microbiologistas, químicos de

alimentos e engenheiros alimentares.



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Altas Pressões na Industria Alimentar - esac.pt pressoes_trabalho... · A base d o método de alta pressão hidrostática segue o princípio de Le Chatelier, segundo a qual, qualquer